深海平台及系泊与立管系统动力特性分析

论文摘要

海洋平台是海洋油气资源开发的主要工具。半潜平台具有抗风浪能力强和适应水深范围广等优点,而Spar平台运动性能优良、成本相对低廉,它们都将是我国南海深海资源开发中的主要海洋工程装备。这两类深海平台都是由作为刚体的浮体结构与细长柔性构件系统(系泊缆和立管等)耦合而成的,浮体结构与细长构件相互作用,共同抵御海洋环境载荷。本论文研究深海半潜与Spar平台浮体/系泊/立管系统在风浪流中的时域耦合动力特性问题。第一章概要地回顾和总结了目前国内外研究进展,第二章阐述了对深海平台浮体/系泊/立管系统进行时域耦合动力分析的方法。在此基础上,开展了如下研究工作:在第三章中,首先对一座悬链系泊半潜平台在不规则波中的动力特性进行了数值研究,通过与模型实验结果的比较,表明了所采用方法的合理性与可靠性,并对有1根系泊缆发生断裂时该平台运动响应及其系泊缆张力特性进行了研究分析。同时,对一座张紧系泊半潜平台在风浪流中的动力特性进行了分析,研究了SCR与TTR两种立管对其运动响应及系泊张力特性的影响,分析了有系泊断裂时平台运动响应及其系泊/立管张力的变化特性。在第四章中,对一座经典式Spar平台在风浪流中的动力特性进行了分析,研究了在有风流及没有风流、有系泊断裂及没有系泊断裂等情况下,平台运动响应及其系泊/立管张力的变化特性。研究表明,如果忽略立管的影响,将会低估平台运动响应性能,而高估系泊极限张力。当有系泊断裂时,半潜平台纵荡和纵摇运动响应会明显增大,而Spar平台纵荡和垂荡运动明显增大,同时原来绷紧系泊缆的张力会明显增加,而松弛系泊缆的张力会减小。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 论文研究的背景和意义
• 1.2 几种典型深海平台系统特点
• 1.3 理论与数值研究进展
• 1.3.1 静力分析方法
• 1.3.2 动力分析方法
• 1.3.3 耦合动力分析
• 1.4 模型实验研究现状
• 1.5 本文的主要工作及其创新点
• 1.5.1 本文的主要工作
• 1.5.2 本文的主要创新点
• 第二章 理论与数值方法
• 2.1 绕射与辐射势
• 2.2 浮体水动力
• 2.3 系泊浮体运动分析
• 2.4 系泊/立管对浮体传递力
• 2.5 随机海浪
• 2.6 浮体/系泊/立管运动耦合分析方法
• 2.7 本章小结
• 第三章 深海半潜式平台及其系泊/立管系统动力特性
• 3.1 引言
• 3.2 悬链式系泊半潜平台及其系泊系统耦合动力分析
• 3.3 张紧式系泊半潜平台及其系泊/立管系统耦合动力分析
• 3.3.1 平台浮体与系泊系统耦合计算结果
• 3.3.2 平台浮体及其系泊/立管系统耦合计算结果
• 3.3.3 当有系泊断裂时的情况
• 3.4 本章小结
• 第四章 Spar 平台浮体及其系泊/立管系统动力特性
• 4.1 引言
• 4.2 计算模型
• 4.3 数值结果
• 4.3.1 没有系泊断裂情况
• 4.3.2 有系泊断裂情况
• 4.4 本章小结
• 第五章 结论与展望
• 5.1 结论
• 5.2 展望
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文目录
• 致谢